檸檬酸又叫第一食用酸味劑，被廣泛應用于食品、化工、鑄造、電子、紡織、塑料等工業領域。我國是世界上最大的檸檬酸生產國和出口國，出口量在全球檸檬酸貿易總量中的比重超過了60%。但檸檬酸在生產過程中產生大量的高濃度廢水又會對環境產生嚴重污染。檸檬酸生產過程中是以薯干或玉米為原料，經過處理、發酵、提取、精制等工序而制成。

檸檬酸生產過程中產生的廢水主要來自發酵和提取工序產生的廢液、洗糖水、洗罐水和洗濾布水，主要含有淀粉質、蛋白質、各種有機酸、生產菌體所分泌的酶、發酵殘留物、葡萄糖、氨氮和脂肪等有機物，COD濃度為2000-3000mg/L，屬高濃度有機廢水。

一、檸檬酸廢水來源及水質特點

檸檬酸廢水的產生主要來自洗濾布水、過濾水、洗檸檬酸鈣和離子交換等工段。在檸檬酸液中，大部分是檸檬酸，但還含有一部分糧食粉渣和菌絲體以及其他代謝產物和雜質，經板框壓濾后將固性物分離出來，含檸檬酸的上清液則用中和生成難溶性的檸檬酸鈣，從而從發酵液內沉淀出來，實現與其他可溶性雜質的分離。沉淀液再次通過帶式壓濾機過濾，產生大量的濾除廢水，一般成濃糖水。濾出的固性檸檬酸鈣用熱水清洗，產生洗糖廢水，加上過濾工藝產生的洗濾布水，就構成了檸檬酸生產廢水處理的廢水屬于可生化性好的高濃度的有機廢水，呈酸性，主要處理指標為COD、SS和PH。其特點有：

1、廢水有機物濃度高，BOD/COD比值在0.4～0.5左右，具有良好的生化可降解性。

2、固形物含量高，主要原因是廢水中鈣離子濃度高。

3、由于生產工藝不同，硫酸根含量波動很大。

4、廢水產生量大且不均勻。檸檬酸廢水的這些特點決定了生化反應器與處理工藝的選擇。

二、處理方法

目前，我國主要采用生物法對檸檬酸廢水進行處理，主要有以下幾種方法。

1、厭氧生物法

厭氧生物法是指在無分子氧條件下通過厭氧微生物 (包括兼氧微生物) 的作用，將廢水中的各種有機物分解為甲烷和二氧化碳的過程，同時把部分有機物轉化為細菌體，通過氣、液、固分離，使廢水得到凈化的一種廢水處理方法。

（1）管道消化式厭氧消化器

管道消化式厭氧消化器是在其內充填填料作為微生物的載體，能滯留高濃度厭氧活性污泥，增強耐進水低PH和耐負荷變化的能力。其優點是酸性的高濃度廢水無需進行 PH 調整可直接進入處理系統，從而減少了藥劑耗量，降低運行的成本，便于管理操作。缺點是其存在污泥流失現象，需要定期排泥。

（2）高溫厭氧消化池

高溫厭氧消化池具有消化時間短、適應性強、運行的費用低、有機物去除率高等優點。但是，其需要對廢水進行升溫，需要消化額外的能量，因此，只適用于原廢水溫度較高的情況。

（3）UASB反應器和水循環UASB反應器

上流式厭氧污泥床(UASB)在國外已普遍推廣使用，我國在20世紀90年代初開始有公司應用UASB技術處理檸檬酸廢水，UASB反應器的關鍵技術是固(污泥)液(廢水)氣(沼氣)三相分離器和配水系統，其中固、液、氣三相分離采用斜板分離器，配水系統采用脈沖配水。該反應器消化和固液分離在一個池內，微生物濃度高，具有良好的沉淀性能，有機負荷去除率高。但是UASB反應器在運行中會出現短流、死角和堵塞等問題，為了解決這些問題，開發了具有第三代反應器特點的水利循環UASB反應器，主要由布水系統、粗處理區、承載板、精處理區、三相分離系統、出水堰以及循環系統組成。水力循環UASB反應器在運行過程中，廢水由進水泵經進水管連同回流水一起進入布水系統，經過布水系統的均勻分配以一定的流速自反應器的底部進入反應器，水流依次流經粗處理區、承載板、精處理區、三相分離器到上部沉淀。其主要優點有傳質效果好、易保留高濃度的污泥、具有酸化自平衡能力、抗緩沖能力強、啟動快等。

2、好氧生物法

好氧生物處理法可分為活性污泥法和生物膜法兩類。活性污泥法本身就是一種處理單元，它有多種運行方式。生物膜法有生物濾池、生物轉盤、生物接觸氧化池及生物流化床等。氧化塘和土地處理法即自然生物處理。氧化塘有好氧塘、兼氧塘、厭氧塘和曝氣塘等；土地處理法有灌溉法、滲濾法、浸泡法及毛紉管凈化法等。

（1）活性污泥法

活性污泥法是利用懸浮生長的微生物絮體好氧處理有機廢水的生物處理方法。這種生物絮體叫做活性污泥。它是由具有活性的微生物(包括細菌、真菌、原生動物和后生動物等)、微生物自身氧化的殘留物、吸附在活性污泥上不能為生物所降解的有機物和無機物組成。其中，微生物是活性污泥的主要組成部分，而細菌是活性污泥在組成和凈化功能上的中心。活性污泥法能夠去除廢水中的有機物是經過吸附、微生物代謝、凝聚和沉淀三個過程完成的。

（2）間歇曝氣活性污泥法

間歇曝氣活性污泥法簡稱SBR(Sequencing BatchReactor)，自20世紀80年代以來在處理間歇排放的、水質水量變化很大的工業廢水中得到了極為廣泛的應用。SBR法的進水、反應、沉淀、排水及閑置等幾個運行階段(使其具有厭氧法和好氧法的協同作用，水質水量變化適應性強、出水水質好、不存在活性污泥膨漲等問題；且操作簡單、運行可靠、易于實現自動化。

3、乳狀液膜法

乳狀液分離技術是一種新興的節能型分離手段，它是通過兩液相間形成的界面液相膜，將兩種組成不同但又互相混溶的溶液隔開，經選擇性滲透，將物質分離提純的一種工藝方法。液膜分離技術是一項高效、快速、節能的新型分離技術，近年來，液膜分離技術在重金屬分離、生物工程等領域得到了廣泛應用和發展，尤其在處理高濃度有機廢水方面，液膜法取得了顯著的成績。經研究后發現，乳狀液膜工藝處理檸檬酸工業廢水，具有工藝簡單，高效快速，易于工業化；在較為適宜的液膜操作工藝條件下，廢水中的COD去除率甚至能達到99%；乳液使用后通過低電壓破乳，還可以重復多次使用，而且效果基本不變等優點。但乳狀液膜處理工藝也存在一些不足：主要是在分離過程中需要經過制乳、提取、破乳等多到工序，工藝較為復雜，對操作的技能要求較高。

4、生產飼料酵母法

選擇生產飼料酵母法處理檸檬酸廢水，其工藝的原理是利用酵母菌種可以抵pH值下正常生長的特點，簡化了滅菌環節，大大降低了蒸汽消耗及耐壓設備的投資。檸檬酸酸中和廢水培養酵母工藝流程菌種具有很好絮凝性，靜置一段時間后可使大部分酵母菌沉降下來。

5、UASB工藝法

厭氧生化處理工藝從最初的消化池、化糞池，到第二代的AF（厭氧濾池）反應器和UASB（上流式厭氧污泥流化床）反應器，發展至現在已經在試驗第三代EGSB（厭氧顆粒污泥膨脹床）反應器等。目前在檸檬酸廢水處理中最常用的厭氧生化處理裝置為上流式厭氧污泥床反應器。該裝置由一個反應區的氣，液，固三相分離區，擁有大量的沉降性能和生物活性的厭氧顆粒污泥，形成的污泥床反應區下部，需要處理的污水污泥床底部入口和污泥接觸。有機化合物的微生物在廢水生產沼氣，水、氣、泥混合了三相分離器后進入集氣室的氣體排出，水和污泥沉淀室，在重力作用下泥水分離。污泥返回到反應區，沉淀區上部的上清液排出。上流式厭氧污泥床反應器有機負荷高，水力停留時間不長，沒有填料，無污泥回流裝置和混合裝置，降低了運行成本。

6、EIC厭氧反應工藝

EIC厭氧反應器是繼UASB之后的一種新型厭氧反應器。EIC處理的檸檬酸廢水優于UASB。主要體現在：

（1）EIC有較高的容積負荷

EIC下反應室所產生的沼氣被中部的集氣器所阻隔，不能進入上反應室，上反應室因此能保持較低的產氣負荷，污泥不易流失。下反應室的沼氣只能進入循環系統，但這種循環只發生在下反應室，從而大大增加了下反應室的水力負荷。高水力負荷能提高傳質速率，這是EIC有較高容積負荷的根本原因。

（2）EIC厭氧出水水質較好

在啟動運行過程中，把絮狀污泥從EIC中完全洗出，在顆粒污泥條件下運行，厭氧出水中的污泥含量很少，出水不顯黑色，呈淡黃色，水質較好。檸檬酸廢水COD去除率可達到88% 左右，如果增加二級厭氧，進一步去除SS，COD去除率可達到95%以上。

（3）EIC內不會結垢

在UASB中常可見到大量的結垢，導致處理能力下降。但在EIC中，由于上升流速大，細微顆粒能從EIC中洗出，故不易結垢。94%的鈣會隨厭氧出水排出，這可能是EIC不結垢的一個原因。因此，EIC可長期穩定運行。

檸檬酸廢水有機污染物濃度高，采用生化處理為主的工藝可取得良好效果。根據廢水中有機物的特征，采用生物處理法、活性污泥法、EIC厭氧反應法等對廢水中的有機物進行處理，可實現廢物的資源化，減輕廢水達標排放處理的負擔，是廢水處理實現環境效益和經濟效益統一的先進技術。因此，進一步加強上述工藝技術的研發，將對檸檬酸或同類高濃度有機廢水的處理有著重要的意義。